一个最原始的光合系统(图4)应该包含与有一定程度隔离的脂质膜结构(前细胞体)、膜蛋白(能与光合色素结合而形成色素蛋白复合体)、捕获与传递光能的色素(叶绿素、类胡萝卜素、藻胆素)、构成电子传递链的各种电子载体—叶绿素、细胞色素、质醌、PC、Fd等(依赖于介质与氧化还原对的还原电位等的组合与优化)以及能量载体ATP、氢和电子的载体NADPH。电子载体中有些是膜结合的(如叶绿素、细胞色素c),有些能在脂质膜中(如质醌Q)或水溶液中(如质体蓝素PC、铁氧还蛋白Fd)流动性地传递电子。ATP和NADPH是完成光合碳(主要通过卡尔文循环)的两个最重要的化合物,不可或缺。当然现代光合生物中还有ATP酶,放氧光合生物中还有放氧复合体。
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图31一种可能的细胞起源与演化机制,紫色的虚线箭头表示后生的作用关系